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LNG/柴油多点顺序喷射双燃料发动机进气试验与仿真研究
| 论文题名： | LNG/柴油多点顺序喷射双燃料发动机进气试验与仿真研究 |
| 关键词： | 内河船舶;LNG柴油双燃料发动机;多点顺序喷射;单点进气;喷射参数 |
| 摘要： | 相比于储存量越来越少的煤和石油资源，天然气在地球上至今仍有着丰富的储存。与煤和石油相比，天然气的能量密度更低、储存运输更难，其在内燃机上的应用远不及石油燃料。由于石油燃料燃烧后产生的部分产物严重污染环境，同时世界各国陆续颁布愈来愈严苛的排放法规，因此天然气的清洁性被广泛重视。随着天然气低温储存技术的进步，越来越多的内燃机研究工作者开始着手研究用更为优质、清洁、高效的液化天然气（LNG）替换石油燃料作为发动机的燃料。这既可达到排放法规的要求，也可降低燃料成本。对内河船舶而言，LNG大多应用在由原柴油机改装而成的LNG柴油双燃料发动机。前期在内河施行的“油改气”试点船舶都选择改装方式较为简单的缸外单点进气。单点进气双燃料发动机虽然能在一定程度上降低发动机的燃料成本，但发动机在运行时产生的较高碳氢化合物排放量，会造成能源浪费和环境污染，成为了船东不得不关心的问题。 将淄柴6170柴油机改装为LNG/柴油多点顺序喷射双燃料发动机，通过试验对比相同工况点下的不同喷射始点和不同喷射脉宽时天然气的经济性能和碳氢化合物的排放性能，选择性能较优的天然气喷射时刻和喷射持续角度。以此思路在不同工况点下进行试验，从而完成对单点喷射双燃料发动机的优化。 利用符合原发动机在各工况下进气规律的单缸进气试验台完成进气道模拟喷射试验，在模拟喷射试验中检验LNG供气系统与喷射控制系统能否达到原型机对天然气喷射量和喷射时刻的需求。在进气支管安装天然气进气管路，并为原型机设计一套能够储存气化、调压且能供应足量的天然气的LNG供气系统。改装后的发动机在推进特性50%负荷下进行双燃料试验，按照相同喷射始点不同喷射持续角和不同喷射始点相同喷射持续角进行分组试验，以碳氢化合物排放量和当量油耗率分别作为排放性能和经济性能的指评价标，通过对比分析不同喷射始点和不同喷射持续角下的发动机排放性能和经济性能，得到发动机在该工况下的最佳喷射始点和最佳喷射持续角。 建立进气道三维模型，并划分网格，利用流体计算软件Fluent分析发动机进气时进气道内的流场。计算避开气阀重叠角时在相同喷射始点不同喷射持续角下天然气在进气道内的残留量。由于天然气在进气道内的残留会严重影响着发动机的HC排放，根据试验及仿真结果提出一种适合这一工况的喷射方案，从而可在不改变原机结构时降低发动机的碳氢化合物排放。 |
| 作者： | 吴敬虞 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 潘志翔 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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